Projekt zur Integration von Schaltanlagen in einen Solarpark in Rajasthan, Indien

Projektübersicht

Dieses Projekt umfasste die komplette Lieferung, die technische Koordination sowie die Inbetriebnahme vor Ort von Niederspannungs-(NS)-Schaltanlagensystemen für ein 200-MW-Photovoltaik-Kraftwerk im Großmaßstab in der Thar-Wüstenregion im indischen Bundesstaat Rajasthan – eine der ehrgeizigsten Initiativen des Landes im Bereich erneuerbarer Energien. Der Auftraggeber, ein indischer EPC-Unternehmer der ersten Stufe mit Spezialisierung auf Solarenergieinfrastruktur, benötigte robuste, den IEC-Normen entsprechende NS-Verteilungslösungen, die extremen Umgebungstemperaturen (bis zu 48 °C), hohem Staubanteil und schnellen Lastwechseln standhalten konnten, wie sie bei der intermittierenden Solarenergieerzeugung typisch sind. Unser Leistungsumfang umfasste 16 identische Hauptverteilungsschaltanlagen (HVS) mit einer Stromstärke von 1250 A, 42 Unterverteilungsschaltanlagen (UVS) sowie integrierten Lichtbogen-Schutz, Mess- und Fernüberwachungsschnittstellen, die auf die SCADA-Architektur des Kraftwerks abgestimmt waren.

Analyse der Herausforderung

Die Solarenergieanlage in Rajasthan stellte drei kritische technische und logistische Herausforderungen dar. Erstens erforderte die trockene Wüstenumgebung des Standorts Gehäuse mit Schutzart IP55 und verbessertem thermischem Management – Standard-Niederspannungsverteiler waren bei dauerhaften Umgebungstemperaturen von über 45 °C einem vorzeitigen Verschleiß der Komponenten ausgesetzt. Zweitens verlangten die engen Inbetriebnahmefristen (lediglich 11 Wochen vom Auftrag bis zur Netzfreigabe) eine parallele Abwicklung von Engineering, Werksabnahmeprüfung (FAT) sowie Logistikkoordination über drei indische Bundesstaaten hinweg. Drittens war eine nahtlose Mittelspannungs-/Niederspannungs-Integration unerlässlich: Die Niederspannungs-Schaltanlage musste sich exakt mit 33-kV-Mittelspannungs-Ringhauptverteileranlagen (RMUs) und Wechselrichtern verschiedener OEMs synchronisieren – was Interoperabilitätsrisiken hinsichtlich der Koordination der Schutzeinrichtungen und der Oberschwingungsfilterung mit sich brachte. Darüber hinaus verlangte die Einhaltung lokaler regulatorischer Vorgaben (CERC, MNRE sowie IS 8623/IEC 61439-2) umfangreiche Dokumentation und eine Zertifizierung durch eine unabhängige Stelle – ein Prozess, der durch während der Projektabwicklung erfolgende Änderungen an den Netzanschlussbedingungen zusätzlich erschwert wurde.

Gelöste Lösung

Wir lieferten eine vollständig konstruierte und vorab getestete Niederspannungs-Schaltanlagenlösung, die speziell für Solaranwendungen unter rauen Umgebungsbedingungen ausgelegt war. Alle Hauptverteiler (MDBs) und Sekundärverteiler (SDBs) wurden mit Kupfer-Sammelschienen-Systemen mit versilberten Kontakten, auf DIN-Schiene montierten ABB/LSIS-Leistungsschaltern (Typ-B- und Typ-C-Kennlinien) sowie integrierten digitalen Multifunktionszählern (mit Modbus-RTU- und IEC-61850-fähiger Firmware) gefertigt. Um thermischen Belastungen entgegenzuwirken, war jeder Schaltschrank mit einer passiven Lüftung mit staubgefilterten Lamellen, internen Temperatursensoren sowie optionalen lüftergestützten Kühlkits ausgestattet, die bei Überschreiten einer Temperatur von 40 °C aktiviert wurden. Für die Mittelspannungs-/Niederspannungs-Integration entwickelte unser Ingenieurteam gemeinsam mit dem Systemintegrator des Kunden eine einheitliche Schutzlogik-Karte – wobei die Auslöseschwellen zwischen den 33-kV-Ringnetzschaltanlagen (RMUs) und den Niederspannungs-Einspeisungen harmonisiert wurden, um Kettenausfälle zu vermeiden. Zudem lieferten wir standardisierte Schnittstellenschränke mit faseroptischen Gateways, die einen Echtzeit-Datenaustausch mit der zentralen SCADA-Plattform ermöglichten. Alle Schaltanlagen durchliefen im ISO-9001-zertifizierten Werk in Pune eine umfassende Fabrik-Acceptance-Testung (FAT), einschließlich Durchschlagspannungsprüfung, Kurzschlussfestigkeitsverifikation und Lichtbogen-Gefährdungsanalyse gemäß IEEE 1584–2018.

Einführungsprozess

Die Ausführung erfolgte in Phasen über vier Solarmodule (jeweils 50 MW). Vorfertigte Schaltanlagenmodule wurden in klimatisierten Containern zum Eisenbahnknotenpunkt Jodhpur versandt und anschließend mittels Geländefahrzeugen zur Baustelle transportiert. Unsere Feldingenieure führten gemeinsam mit dem Inbetriebnahmeteam des EPC-Unternehmens vor der Installation gemeinsame Vor-Ort-Inspektionen durch, um die Kabelverlegung, die Integrität der Erdung sowie die Montagefundamente zu überprüfen. Jede Hauptverteilerbox (MDB) wurde innerhalb von 48 Stunden nach ihrer Ankunft installiert, gefolgt von einer Schleifenwiderstandsprüfung, einer Isolationswiderstandsprüfung (> 100 MΩ bei 1 kV Gleichspannung) sowie Funktionsprüfungen sämtlicher Schutzrelais und Kommunikationsverbindungen. Die Integration mit den Wechselrichtern und dem SCADA-System wurde pro Modul in einem 72-stündigen Dauerlasttest validiert – wodurch eine stabile Spannungsregelung, keine Fehlauslösungen und eine präzise Erfassung der Energieerträge bestätigt wurden.

Projektergebnisse

Der fertiggestellte Solarpark erreichte das Datum des kommerziellen Betriebsbeginns (COD) zwei Tage vor dem geplanten Termin, wobei keine Abweichungsmeldungen (NCRs) im Zusammenhang mit der Leistung der Niederspannungs-Schaltanlagen vorlagen. Die Systemzuverlässigkeit wurde über 18 Betriebsmonate hinweg aufrechterhalten: Die durchschnittliche Betriebszeit liegt bei über 99,87 %, und es traten weder thermische Leistungsabsenkungen noch Lichtbogen-Störfälle auf – dies bestätigt das Design zur Umgebungsanpassung. Die Genauigkeit der Energieertragsberichterstattung verbesserte sich gegenüber früheren Projekten mit herkömmlicher Messtechnik um 92 % und unterstützt damit unmittelbar die Subventionsansprüche der MNRE. Aus Sicht des Lebenszyklus haben prädiktive Wartungshinweise (ausgelöst durch Temperaturtrends der Sammelschienen und Schaltvorgangszählungen der Leistungsschalter) die ungeplante Ausfallzeit um 37 % reduziert. Der Kunde berichtete über eine Reduktion der Gesamtbetriebskosten (TCO) um 22 % innerhalb von fünf Jahren im Vergleich zu konventionellen Niederspannungslösungen – dies ist auf verlängerte Wartungsintervalle und ein minimiertes Ersatzteilbestandsniveau zurückzuführen.

Feedback des Kunden & strategische Wirkung

"Die Schaltanlage arbeitete unter den härtesten Sommerbedingungen in Rajasthan einwandfrei", sagte der Leiter der Elektrotechnik der EPC. Ihre technische Unterstützung während der Anpassung der MV/LV-Schnittstelle hat uns drei Wochen Nacharbeit erspart und die Plug-and-Play-SCADA-Integration hat kostspielige Protokollübersetzungs-Middleware beseitigt. Das hier. schaltanlage für Solarparks das Projekt ist seitdem zu einem Referenzfall für den indischen Sektor der erneuerbaren Energien geworden und hat die Spezifikationen für sechs anschließende Solarverträge von 100 300 MW beeinflusst. Es hat auch unsere Position als vertrauenswürdiger Partner für Indien Projekt für erneuerbare Energien einsätze, die zertifizierte, bewährte Einsätze erfordern Integrationsfall für MV/LV erfahrung.